甲醇储罐池火灾事故影响分析与对策

孙海彤 牛国庆 张轩轩 王品

摘 要：针对甲醇储罐防火堤设置，采用池火灾事故模型，对火焰的热辐射危险性进行分析与评价。结果表明：甲醇储罐防火堤内若发生池火，将产生较为严重的热辐射危害，人员发生轻度烧伤、设备轻度破坏的破坏半径为37.4m，人员发生严重烧伤、设备中度破坏的破坏的半径为21.6m，人员发生死亡、设备严重破坏的破坏半径为15.0m，造成设备完全破坏的破坏半径为12.2m。对评价中发现的安全隐患提出相应的整改措施，为企业管理决策及实现安全生产提供合理的依据。

关键词：甲醇储罐；防火堤；池火灾；整改措施

中图分类号：TE85 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0142-02

Analysis and Countermeasures of Fire Accident in Methanol Storage Tank

SUN Haitong NIU Guoqing ZHANG Xuanxuan WANG Pin

（School of Safety Science and Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo Henan 454000）

Abstract： Based on the setting of fireproofing dyke for methanol storage tank， the thermal radiation hazard of flame was analyzed and evaluated by the model of pool fire accident. The results showed that if the a pool fire occurs in the fireproof dyke of the methanol storage tank， it would produce more serious thermal radiation harm. The damage radius of minor burn of the personnel and the minor damage of equipment was 37.4m. The radius of serious burn of the personnel and the medium damage of equipment was 21.6m. The damage radius which caused the death of the man and the serious destruction of equipment was 15.0m. Furthermore， the radius of destruction was 12.2m. Corresponding corrective measures were putted forward for safety hazards discovered in the evaluation， so as to provide reasonable basis for enterprise management decision-making and safety production.

Keywords： methanol storage tank；fire dike；pool fire；rectification measures

甲醇別名木酒精，无色透明，高挥发度，易燃。略有酒精气味。与大多数液体一样，甲醇具有受热膨胀性。若甲醇储罐装料过满，当体系受热，甲醇的体积增加，密度变小的同时会使蒸气压升高，当超过容器的承受能力时，储罐易破裂；若气温骤变，储罐呼吸阀由于某种原因来不及开启或开启不够，也易造成储罐破坏[1]，发生泄漏。甲醇在储存过程中如果发生大量泄漏，会在地面上流淌、积聚，并形成一定面积和厚度的液池。液池若遇火点燃，严重的时候将会发生爆炸，空气条件好的时候将发生池火灾。池火一旦发生，首先是处于池火之中及火焰所触及的人员和设备将遭受致命伤害或破坏，其次是液池周围的人员和设备将遭受一定程度的火焰热辐射的危害。因此，对甲醇储罐发生火灾后的危险性进行定量评价，对降低风险发生概率、提高企业安全生产具有重要意义。

1 池火灾事故模型

根据某企业总平面图纸标注，已知甲醇罐区防火堤的尺寸为32m×60m，则各罐防火堤围成面积为1 920m2。

1.1 池火灾直径

为了便于计算，通常假定液池为圆形。但对实际池火来说，其形状往往不是圆的，而是方形、长方形或其他不规则形状，这种情况下，可采用圆形区域[2]，其等效直径De为：

[De=4S/3.1412] （1）

式中：[S]表示防火堤所围池面积，m2。

根据以上条件得知：[De=49.4m]。

1.2 池火灾火焰高度

池火灾的火焰高度与液池直径、周围空气密度、重力加速度和物料的燃烧速度等因素有关[3]。可按下式计算：

[dmdt=0.001HccpTb-T0+H] （2）

[h=84rdm/dtρ02gr0.6] （3）

式中：[Hc]表示液体燃烧热，J/kg；[cp]表示液体的比定压热容，J/（kg/K）；[Tb]表示液体的沸点，K；[T0]表示环境温度，K；[H]表示液体气化热，J/kg；[h]表示火焰高度，m；[r]表示液池等效半径，m；[dm/dt]表示燃烧速率，kg/（m2·s）；[ρ0]表示空气密度，取1.293kg/m3；g表示重力加速度，取9.8m2/s。

已知，甲醇储罐池火灾事故情况下，[r]=24.7m，[dmdt]=0.018 5kg/（m2·s），由此可得出h=23.8m。

1.3 池火灾总辐射通量

假定能量由圆柱形火焰侧面和顶部向周围均匀辐射，按下式计算火焰表面的通热量[2]：

[Q=πr2+2πrhdm/dtηHC72dm/dt0.61+1] （4）

式中：[Q]表示总辐射通量，kW；[HC]表示燃烧热，kJ/kg；[η]表示效率因子，取0.24。

根据以上条件可知，[Q]=70 358kW。

1.4 池火热辐射伤害/破坏半径

根据储罐池火灾事故模拟，入射热辐射强度的计算公式为：

[I=Qtc/4πx2] （5）

式中：[I]表示热辐射强度，kW/m2；[Q]表示总辐射通量，kW；[tc]表示热传导系数，在无相对理想的数据时，可取1；x表示目标点距火球中心的水平距离（假设全部辐射热量是液池中心点的小球面辐射，则实际距离是目标点到液池的边界），m。

2 池火灾事故后果分析

通过池火灾模型计算发现，甲醇储罐一旦发生池火，将产生较为严重的热辐射危害。人员发生轻度烧伤、设备轻度破坏的破坏半径为37.4m，人员发生严重烧伤、设备中度破坏的破坏半径为21.6m，人员发生死亡、设备严重破坏的破坏半径为15.0m，设备完全破坏的破坏半径为12.2m。

3 事故预防措施及整改

针对该企业的甲醇储罐池火灾模型分析结果，对公司预防池火灾事故提出以下安全对策，以减小事故发生的可能性及减轻事故发生后对人员的伤害与设备的损坏[3]。

3.1 合理设计防火堤

安全距离是保证人员与设备不发生伤亡、损坏的保障。根据池火灾模型发现，总辐射通量与液池等效半径呈正相关，在保证防火堤堤高小于上限3.2m、高于液面0.2m的情况下，通过减小液池等效直径来降低总辐射通量，從而使目标到液池中心距离增加，减小人员设备的影响；同时，根据池火伤害/破坏程度半径（目标点到火球边界距离）制定不同界限，给出警示，以免池火灾发生后对人员设备造成巨大的伤害与破坏。

3.2 安全管理，做好防范

定期检查设备设施，防止其发生泄漏。尤其在夏季和冬季，夏季做好降温措施，防治大量有机物蒸气挥发，做好避免形成明火、静电火或雷电火花防范，从燃烧的三要素出发，杜绝池火灾发生；冬季应对设备设施进行保温处理，防止储罐发生破坏，形成液池现象，避免遇火发生池火灾。

4 结语

运用池火灾事故模型对甲醇储罐（包括所有易燃储罐）进行定量危险性分析，可以预估发生事故后对人员伤亡与设备设施破坏的情况，便于合理地设计储备条件以及实施分级分类，为公司制定应急预案提供参考。

参考文献：

[1]鲜爱国，郎需庆，张卫华，等.大型甲醇储罐火灾风险与消防技术探讨[J].安全、健康和环境，2013（9）：47-50.

[2]国家安全生产监督管理总局.安全评价通则：AQ8001-2007[S/OL].（2007-04-01）[2018-06-25].https：//wenku.baidu.com/view/93899ddead51f01dc281f1f2.html.

[3]国家安全生产监督管理局.安全评价[M].修订版.北京：煤炭工业出版社，2004.